(57)【要約】【課題】本発明は、振動絶縁システムの調整されることになるかなり幅広い周波数帯域幅にわたって質の高いパラメータ化能力と調整性能とを可能にする方法を提供する。【解決手段】本発明は、提供されたセンサ信号のいくつかをデジタル化し、当該センサ信号を処理してデジタル・アクチュエータ作動信号を形成（２０）し、アナログ手法で提供された他のセンサ信号を処理してアナログ・アクチュエータ作動信号を形成（３０）し、さらにデジタル・アクチュエータ作動信号とアナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせて（４０）、アクチュエータ（５０）を駆動させる共通のアクチュエータ作動信号を形成することを提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を表すアナログ・センサ信号を提供するためにいくつかの振動信号変換器を使用し、前記センサ信号を処理してアクチュエータ作動信号を形成し、そして振動を打ち消すべくアクチュエータを駆動させるために、前記アクチュエータ作動信号を前記アクチュエータに供給する、振動絶縁システムを調整する方法であって、
提供された前記センサ信号のいくつかをデジタル化し、処理して、デジタル・アクチュエータ作動信号を形成し、提供された前記センサ信号の残りの信号をアナログ手法で処理して、アナログ・アクチュエータ作動信号を形成し、そして、
前記デジタル・アクチュエータ作動信号と前記アナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせて、前記アクチュエータを駆動するために前記アクチュエータに供給される共通のアクチュエータ作動信号を形成することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理が前記センサ信号のデジタル処理から前記センサ信号のアナログ処理に変化する遷移周波数を、前記センサ信号に関して決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記それぞれの処理の寄与は、前記センサ信号がデジタルおよびアナログ手法で処理される少なくとも１つの遷移範囲内で計られることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記それぞれの処理の寄与は、前記センサ信号の周波数依存フィルタリングを使用して計られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記デジタル・アクチュエータ作動信号が、アナログ形式に変換され、そして前記アナログ・アクチュエータ作動信号で加算されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
アナログ・センサ信号を提供するいくつかの振動信号変換器（１０）と、振動を抑制することを意図し、かつアクチュエータ作動信号が供給されることによって作動することが可能ないくつかのアクチュエータ（５０）とを有する、前記センサ信号を処理して、かかるアクチュエータ作動信号を形成するように構成された振動絶縁システムの調整装置であって、前記調整装置が、
センサ信号を処理して、デジタル・アクチュエータ作動信号を形成することを意図する、デジタル手法で動作する調整デバイス（２０，２２）と、センサ信号を処理して、アナログ・アクチュエータ作動信号を形成することを意図する、アナログ手法で動作する調整デバイス（３０，３２）と、デジタル手法で動作する前記調整デバイスとアナログ手法で動作する前記調整デバイスとにセンサ信号を供給することを意図する、前記２つの調整デバイスの入力に結合された入力回路と、
デジタル手法で動作する前記調整デバイスからのデジタル・アクチュエータ作動信号とアナログ手法で動作する前記調整デバイスからのアナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせて前記アクチュエータを駆動させるために、共通のアクチュエータ作動信号を形成することを意図する、前記２つの調整デバイスの出力に結合された出力回路（４０）を含むことを特徴とする調整装置。
【請求項７】
前記センサ信号を少なくとも２つの周波数帯域幅に分離する周波数分離デバイス（２１，３１）を含み、前記デジタル手法で動作する前記調整デバイスは、第１の周波数帯域幅内でセンサ信号を処理してデジタル・アクチュエータ作動信号を形成し、前記アナログ手法で動作する前記調整デバイスは、第２の周波数帯域内でセンサ信号を処理してアナログ・アクチュエータ作動信号を形成することを特徴とする請求項６に記載の調整装置。
【請求項８】
前記周波数分離デバイスは、前記調整デバイスの少なくとも１つの一部、および／または、前記入力回路の一部であることを特徴とする請求項７に記載の調整装置。
【請求項９】
前記周波数分離デバイスは、周波数フィルタの形態である、かつ／または、周波数選択フィルタを備えることを特徴とする請求項７または８に記載の調整装置。
【請求項１０】
前記周波数分離デバイスは、デジタル手法で処理される作動信号を選択する低域フィルタと、アナログ手法で処理される作動信号を選択する高域フィルタとを備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の調整装置。
【請求項１１】
前記低域フィルタは、下流側ＡＤ変換器を有するデジタル低域フィルタまたはアナログ低域フィルタを備えることを特徴とする請求項１０に記載の調整装置。
【請求項１２】
前記デジタル・アクチュエータ作動信号をアナログ信号に変換する目的で結合されたＤＡ変換器を備えることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の調整装置。
【請求項１３】
前記ＤＡ変換器からの前記出力信号と、前記アナログ調整デバイスからの前記アナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせる加算装置（４０）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の調整装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータ（５０）を駆動する前に、前記共通のアクチュエータ作動信号を増幅する増幅デバイスを備えることを特徴とする請求項６乃至１３のいずれか１項に記載の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ・センサ信号を提供するいくつかの振動信号変換器と、センサ信号を処理してアクチュエータを駆動させるアクチュエータ作動信号を形成する、振動を抑制するいくつかのアクチュエータとを有する振動絶縁システムの制御および調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル・レベルでセンサ信号を処理してアクチュエータ作動信号を形成するのに必要な計算を実行する調整装置は、通常、振動絶縁システムを調整するために使用される。この場合、処理に使用されるデジタル・プロセッサは、通常、少なくとも１つのデジタル信号プロセッサ、いわゆるＤＳＰを備える。振動絶縁システムのアナログ環境、すなわち、具体的には、振動信号変換器（一般にセンサ・システムと呼ばれる）への接続、およびセンサ・システムを使用して検出された振動を打ち消し、その結果として、振動を抑制する振動絶縁システムのアクチュエータ、例えばモータへの接続は、調整装置の上流側に接続されるアナログ／デジタル変換器（ＡＤ変換器）と、調整装置の下流側に接続されるデジタル／アナログ変換器（ＤＡ変換器）とを使用して確立される。
【０００３】
この場合、上流側ＡＤ変換器はプロセッサにデジタル化形式でアナログ・センサ信号を提供し、前記プロセッサは調整経路を計算し、さらにまず第１に調整経路に基づきデジタル・アクチュエータ信号を提供する。下流側ＤＡ変換器は、次いで、これら計算されたデジタル・アクチュエータ信号が電流／電圧信号に変換され、次いで増幅器によって増幅されてアクチュエータに供給されることを確実にする。
【０００４】
かかるデジタル・システムは、その結果として、離散時間処理（ｄｉｓｃｒｅｔｅ−ｔｉｍｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）で必然的に動作し、その場合、アナログ信号は離散的に定められた間隔でサンプリングされ（ＡＤ変換器）、処理された信号の離散時間近似（ｄｉｓｃｒｅｔｅ−ｔｉｍｅ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）は段階的な近似を使用して再度アナログ信号に変換される（ＤＡ変換器）。２つのサンプリング間隔の間の時間は、調整された変数を処理するためにプロセッサに提供される。
【０００５】
調整パラメータはデジタル・アクセスが可能なため、振動絶縁システムを調整することを意図する、デジタル手法で動作する調整装置の利点は、具体的には、単純なパラメータ化能力（ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｂｉｌｉｔｙ）にある。したがって、調整システムの動作において広く介在することが可能である。
【０００６】
しかし、考慮すべき欠点は、ＡＤとＤＡとの変換により、調整された変数の入力と出力との間に時間遅延が導入され、この時間遅延は調整システム内の位相損失に相当する点である。この位相損失は大抵の調整システムの限定要因を意味する。固定時間遅延は、周波数と共に線形に増加する位相損失を意味する。したがって、この位相損失は調整の間に周波数帯域幅を制限する。さらに、サンプリング・レートはすべての調整アルゴリズムがサンプリング期間内に処理されることが可能な範囲内でのみ増加されることが可能である。実際には、調整された変数の必要処理の複雑さは、デジタル・プロセッサの計算力と共に、プロセッサ内の考えられる最高サンプリング・レートおよび考えられる最短の信号伝搬時間もこのように決定する。
【０００７】
振動絶縁システム内で発生し、かつ抑制される必要のある振動を、発生から低周波範囲に制限する方法および装置は知られており、例として欧州特許第０９２７３８０Ｂ１が参照される。
【０００８】
一方、センサ信号を処理して、アクチュエータ作動信号を形成するために必要な計算をアナログ・レベルで実行する調整装置は、振動絶縁システムを調整するために使用され、さらなる時間遅延なしに動作することが可能なため、位相損失は電子部品だけによって決定される。この場合、調整された変数および調整されるべき経路のパラメータ化能力に影響を与えるために調整可能な電気部品が同様に使用されることが可能であり、アナログ手法で動作する調整装置は、デジタル変数に照らして考慮すべき欠点として、非常に低いユーザ影響性能力を提供する。
【特許文献１】欧州特許第０９２７３８０Ｂ１パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の１つの目的は、上に示された先行技術の欠点を効果的に解消するために用いることが可能であり、かつ振動絶縁システムの調整されることになる幅広い周波数帯域幅全体にわたって質の高いパラメータ化能力と調整性能とを可能にする方法を実証することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、本発明によれば、添付の独立請求項による特徴を有する方法および装置により非常に意外な方法で実現される。
【００１１】
従属請求項は、本発明の有利なかつ／または好ましい実施形態および開発に関する。
【００１２】
本発明は、したがって振動絶縁システムを調整するためのかなり改善された方法を提案し、その場合、振動を表すアナログ・センサ信号を提供するいくつかの振動信号変換器が使用され、センサ信号は処理されてアクチュエータ作動信号を形成し、振動を打ち消す目的でアクチュエータを駆動するために、アクチュエータ作動信号がアクチュエータに供給される。この方法は、提供されたセンサ信号のいくつかがデジタル化されると共に、処理されてデジタル・アクチュエータ作動信号を形成し、提供されたセンサ信号の他のものはアナログ手法で処理されてアナログ・アクチュエータ作動信号を形成するという事実と、デジタル・アクチュエータ作動信号とアナログ・アクチュエータ作動信号とが組み合わされて、アクチュエータを駆動するためにアクチュエータに供給される共通のアクチュエータ作動信号を形成するという事実とによって特徴づけられる。
【００１３】
本発明の考慮すべき利点は、したがって、振動絶縁用途向けに２つの異なる調整技術の組合せを実施することにある。
【００１４】
振動絶縁システムの調整装置内のデジタル調整ならびにアナログ調整に基づき、全体として最適なパラメータ化能力および調整性能を可能にするために２つの技術の利点が便宜的かつ効果的に使用される。
【００１５】
用途に応じて、処理されることになるセンサ信号の周波数が増加するにつれて、デジタル調整の間に発生する位相損失を打ち消すために、処理がセンサ信号のデジタル処理からセンサ信号のアナログ処理に変化する遷移周波数（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）がセンサ信号に関して便宜的に決定される。したがって調整タスクは周波数範囲にしたがって分割される。
【００１６】
結果として、不十分なアクチュエータ作動信号を発生させ、したがってアクチュエータが不正確に作動することになる、周波数範囲が場合によっては重複する可能性のある範囲の過剰評価を避けるために、それぞれの処理の寄与はセンサ信号がデジタルおよびアナログ手法で処理される少なくとも１つの遷移範囲内で計られることが好ましい。
【００１７】
実際的な実施態様では、それぞれの処理の寄与はセンサ信号の周波数依存フィルタリング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を使用して計られる。
【００１８】
本発明は、組み合わされることになるデジタル・アクチュエータ作動信号およびアナログ・アクチュエータ作動信号も提供し、デジタル・アクチュエータ作動信号は、まず第１に再度アナログ形態に変換され、次いでアナログ・アクチュエータ作動信号で加算されることになる。
【００１９】
本発明の方法を実行するために、本発明は振動絶縁システムの調整装置も提案する。前記装置はまた、振動絶縁システムのいくつかの振動信号変換器によって提供されるアナログ・センサ信号を処理して、アクチュエータを駆動するために振動絶縁システムのアクチュエータに供給されるアクチュエータ作動信号を形成するように構成される。調整装置は、センサ信号を処理してデジタル・アクチュエータ作動信号を形成することを意図する、デジタル手法で動作する調整デバイスと、センサ信号を処理してアナログ・アクチュエータ作動信号を形成することを意図する、アナログ手法で動作する調整デバイスと、さらに、センサ信号をデジタル手法で動作する調整デバイスとアナログ手法で動作する調整デバイスとに供給することを意図する、２つの調整デバイスの入力に結合された入力回路と、デジタル手法で動作する調整デバイスからのデジタル・アクチュエータ作動信号とアナログ手法で動作する調整デバイスからのアナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせて、アクチュエータを駆動するために共通のアクチュエータ作動信号を形成する、２つの調整デバイスの出力に結合された出力回路とを備える。
【００２０】
実際的な開発では、調整装置はまた、センサ信号を少なくとも２つの周波数帯域幅に分離する周波数分離デバイスと、第１の周波数帯域幅内でセンサ信号を処理してデジタル・アクチュエータ作動信号を形成する、デジタル手法で動作する調整デバイスと、第２の周波数帯域内でセンサ信号を処理してアナログ・アクチュエータ作動信号を形成する、アナログ手法で動作する調整デバイスとを備える。
【００２１】
好ましい開発によれば、周波数分離デバイスは調整デバイスのうちの少なくとも１つの一部、および／または、入力回路の一部である。したがって、センサ信号は両方のサブシステムまたは調整デバイスの入力に適用され、周波数は調整デバイスの上流側または調整デバイス内でさえ分離されることが可能である。
【００２２】
具体的には、周波数分離デバイスは、特定用途に基づいて、周波数フィルタの形態になるように、かつ／または、周波数選択フィルタを備えるように提供される。
【００２３】
実際的な実施形態によれば、周波数分離デバイスは、デジタル手法で処理されることになる作動信号を選択する低域フィルタと、アナログ手法で処理されることになる作動信号を選択する高域フィルタとを備える。
【００２４】
そのような低域フィルタは、特定用途に基づいて、下流側ＡＤ変換器を有するデジタル低域フィルタまたはアナログ低域フィルタを備えることが好ましい。
【００２５】
特に実施が簡単である有利な実施形態によれば、デジタル手法で動作する調整デバイスからのデジタル・アクチュエータ作動信号と、アナログ手法で動作する調整デバイスからのアナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせて、アクチュエータを駆動する目的で共通のアクチュエータ作動信号を形成するために、調整装置はデジタル・アクチュエータ作動信号をアナログ信号に変換する目的で結合されるＤＡ変換器を備える。
【００２６】
これらの変換されたアナログ信号およびアナログ調整デバイスからのアナログ・アクチュエータ作動信号は、それにより、アナログ手法で組み合わされてよく、組み合わされた後、アクチュエータを駆動するために、それに対応するアナログ手法でアクチュエータに供給されもよい。
【００２７】
具体的には、ＤＡ変換器からの出力信号とアナログ調整デバイスからのアナログ・アクチュエータ作動信号とを組み合わせるアナログ加算デバイスが提供される。
【００２８】
調整装置は、特定用途に基づいて、アクチュエータを駆動する前に共通のアクチュエータ作動信号を増幅する増幅デバイスも備える。
【００２９】
要約すれば、本発明はこのように２つの異なる技術の組合せの実行に基づき、その結果として、一種の混成調整を提供する。周波数が増加するにつれてデジタル調整の間の位相損失を打ち消すために、調整タクスは周波数範囲に基づき分割される。用途および位相損失に応じて、調整システムがデジタル調整からアナログ調整に変化する遷移周波数が決定される。デジタル調整は周波数が増加するにつれて位相損失を受けるため、デジタル調整は下側周波数範囲内でのみ便宜的に使用され、一方、アナログ調整は上側周波数範囲で使用される。センサ入力は、原則として、両方のサブシステムに等しく提供され、センサ信号の周波数は、信号がそれぞれの調整デバイスに導入される前でさえも分離されることが可能であるが、必ずしもそうであるとは限らない。調整デバイスのうちの１つはセンサ信号をデジタル化し、もう１つはそれぞれのアナログ信号を直接用いる。２つの調整サブユニットによって計算された出力信号はアナログ手法で加算され、それにより全周波数範囲を網羅する共通のアクチュエータ作動信号を全調整装置の出力で形成する。
【００３０】
本発明の別の利点および特徴は、添付の図面を参照する２つの好ましい例示的な実施形態の説明から明らかになるであろう。
【００３１】
図で例示される本発明の例示的な実施形態を下に参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１および図２に非常に簡略化された方法で例示される、アクティブな振動絶縁システム用途のための調整装置は、原則として、それ自体が知られている電子部品を使用して構築されてよい。図１および図２から分かるように、アナログ・センサ信号を提供する、振動信号変換器の形態であるいくつかのセンサ１０は、並行するように経路付けされ、かつセンサ信号を処理してアクチュエータ作動信号を形成することを意図する２つの調整経路の入力に結合される。調整経路の出力はいくつかのアクチュエータ５０に接続され、その結果、アクチュエータ作動信号を供給することによって検出された振動を打ち消すためにアクチュエータを駆動することが可能である。
【００３３】
本発明の実施態様に関しては、調整装置は、周波数が調整経路の２つの調整サブユニット２０および３０または２１および３１に分離されることを確実にする周波数分離デバイスを備える。
【００３４】
図１に示すように、これは例えば、サブユニット自体で生じてもよい。この場合、１つの調整経路は、実際のデジタル調整器に加えて、信号をトリミングする（ｔｒｉｍｓ）低域フィルタも有するデジタル調整デバイス２０を備える。例示された例では、低域フィルタはデジタル低域フィルタである。別の調整経路は、実際のアナログ調整器に加えて、所望の周波数分離を実施する高域フィルタも有するアナログ調整デバイス３０を備える。例示された例では、高域フィルタはアナログ高域フィルタである。
【００３５】
図２に示すように、周波数はセンサ終端部で、または調整デバイスの上流側に接続された入力回路内で分離される。図２に示すように、周波数は低域フィルタ２１と高域フィルタ３１とを備える周波数フィルタを使用して分離され、アナログ・センサ信号を２つの周波数帯域に分割し、低域フィルタ２１によって提供されるその下側周波数帯域はデジタル調整デバイス２２のデジタル調整器に供給され、かつ高域フィルタ３１によって提供されるその上側周波数帯域はアナログ調整デバイス３２のアナログ調整器に供給される。
【００３６】
図３から分かるように、用途に応じて、周波数は周波数帯域が重複する範囲内で信号が過剰評価されないようにより便宜的な方法で分離されることは、当業者には明らかである。これは単に高域フィルタおよび低域フィルタの適切な選択、調整および／または構成による簡単な方法で確実にすることが可能である。図３から分かるように、その周辺に重複範囲が形成される遷移周波数は、例えば、約２０Ｈｚから約７０Ｈｚの周波数であってよい。しかし、適切な場合、遷移周波数は使用されるデジタル調整器の用途および位相損失によって大きく異なってもよい。デジタル調整だけが重複範囲に満たない振動絶縁システムの調整に本質的に寄与し、一方、アナログ調整だけが重複範囲を超える振動絶縁システムの調整に本質的に寄与する。
【００３７】
図１および図２に示す２つの実施形態の場合、まず第１にデジタル調整デバイス２０または２２から出力信号を形成するデジタル・アクチュエータ作動信号は、ＤＡ変換器（図示されず）を使用してアナログ信号に変換し直され、次いで、アナログ信号をアナログ調整デバイス３０または３２からの出力信号に加算するアナログ加算器４０に供給され、前記出力信号はアナログ・アクチュエータ作動信号を有する。この加算された全体的な出力信号は、次いで１つまたは複数のアクチュエータ５０を駆動するために、次いで増幅器（図示されず）に供給されてよい。
【００３８】
１つの実際的な実施態様では、振動信号変換器またはセンサ１０は、意図された用途に合うような特別な方法で、絶縁されることになる質量の周囲に、またその方向感度の点で便宜的に配置される。アクチュエータ５０は同様に、質量をサポートし、環境からの質量の振動を絶縁するため、またはそのような振動を打ち消すために、質量に関して適した方法で配置される。さらに、６つの自由度が一般に振動絶縁システム内で観測される必要があり、６つの自由度内の振動はいくつかのセンサを使用して取り出される。例えば、各自由度に１つずつ、６つのセンサが提供される。提供されたセンサ信号は、通常、調整デバイスがまず第１にセンサ信号を処理し、減結合された軸信号を形成するように互いに結合され、この減結合された軸信号は次いでアクチュエータで作動信号を発生させるためにさらに処理される。例えば、８つのアクチュエータが提供される場合、８つのアクチュエータ作動信号は、やはりそれに対応して各調整デバイスのために計算され、加算された全体的な出力信号もアクチュエータ５０を駆動するために対応する数の作動信号を有する。
【００３９】
振動絶縁の用途に関する本発明の調整装置および本発明の調整方法は、このようにデジタル調整およびアナログ調整の両方を有する混成調整を実現する。両技術の利点は、全体として最適なパラメータ化能力および調整性能を可能するために便宜的に使用される。したがって良好なパラメータ化能力は、具体的には、デジタル信号プロセッサおよび（ソフトウェア）調整可能なパラメータの使用を通じて実現される。さらなる改善に関しては、アナログ調整サブユニットのパラメータも便宜的に（ソフトウェア）調整可能である。上側周波数範囲の最低位相損失は、アナログ調整を用いることによって効果的にサポートされる。
【００４０】
したがって、両方の調整デバイス（デジタル調整デバイスおよびアナログ調整デバイス）は各々、最適な方法で、特定の周波数範囲内でセンサ信号を処理するように構成されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】周波数範囲が調整サブユニット内で分割される、本発明の調整システムを非常に簡略化された方法で示す図である。
【図２】周波数範囲が調整サブユニットの外部で分割される、非常に簡略化された別の本発明の調整システムを示す図である。
【図３】２つの調整サブユニットに関する周波数分割の結果として、調整への例示的な寄与を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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